调度自动化系统课程设计

四川大学网络教育学院专科生（业余）课程设计题目调度自动化系统体系结构设计办学学院四川大学电气信息学院教学部汕头经济管理干部学校专业电气工程及其自动化年级2010年秋学生姓名学号2012年9月15日1调度自动化系统体系结构设计摘要电力系统的调度运行方式分为国调，大地区调，中调，地调，县调五种，其中县调是各地方根据需要成立县级调度控制机构，主要进行管理配电网络和分配负荷，控制负荷工作。县级电网调度自动化系统是指利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术、厂站RTU相结合，将电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量和供电部门的工作管理有机融合在一起。作为最基层的地方型电网，随着电子计算机在电力系统中的广泛应用及应用网络技术，数据库技术和多媒体技术的迅速发展，建立一个崭新的县级电网调度自动化系统已经是势在必行。本次县级调度自动化系统的机构功能设计主要针对实际工作，结合县级调度自动化系统的基本功能、硬软件结构、技术指标进行，以达到对县级调度自动化系统结构的一个感性认识，提高今后在实际工作中的应用能力。关键词：调度自动化体系结构设计2目录摘要···················································1前言···················································3第一章设计依据·······································4第二章设计目标·······································5第三章设计原则·······································6第四章设计内容·······································74.1电网结构····································74.2调度自动化系统功能···························74.3基准厂站布置·································94.4基准厂站的主接线设计·························104.5信息的组织原则······························114.6基准站信息的组织和信息量·····················134.7调度中心主站计算机系统结构···················184.8调度自动化系统的技术指标······················20参考文献：·············································24附图：附图1：毕业设计基准A变电站主接线图·················25附图2：毕业设计基准B变电站端面图···················253前言随着电网的发展和自动化程度的提高，调度自动化系统已成为调度员实施生产指挥和控制电网运行必不可少的工具。但在实际运行过程中，由于调度自动化系统自身也可能出现各种异常情况，如:自动化系统故障、网络中断、数据采集通道中断、系统软件异常等，倘若发生异常情况而没有及时发现，则可能导致调度人员无法进行正常的调度指挥，严重时可能影响整个电网的安全运行，造成巨大的经济损失。为保障自动化系统安全、稳定、连续、有效的运行，南方电网有限公司汕头供电分公司调度开发了自动化综合监控系统。该系统是一套电力自动化系统运行及管理的综合监控系统。4第一章设计依据一、系统的技术特点1.该系统是一套电力自动化系统运行及管理的综合监控系统能够保证电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制等。2.系统真正实现了“数据级监视报警”,具有实时数据库，能及时更新。3.系统具有良好的开放性和可扩充性.4.完善的SCADA功能满足县级调度自动化系统的需要。5.系统所选硬件设备符合现代工业标准，系统软件平台成熟、可靠、安全。二、设计要求1.按《地区电网调度自动化系统功能规范》规定的大型地调规模设计。2.系统采用开放式结构，能在原有基础上进行再开发和升级，以满足电网8～10年发展的需要。3.提供实时数据库、历史数据库和人机界面通用访问接口，满足进一步开发应用软件的需要。4.SCADA数据采集的技术分析。5.具有与MIS网的标准接口，可以向MIS网发送各种类型的实时和历史数据。6.预留与负荷控制系统的标准接口，可与负荷控制系统对用户负荷进行协调控制。7.具有向地调实时转发各种数据的功能。8.满足变电站自动化、配网自动化系统接入功能。9.系统总体达到国内先进水平。5第二章设计目标新一代的电网调度自动化系统应考虑到Internet/Intranet技术对电力企业的影响，在设计、开发时应以SCADA功能为基础，DA/DMS、AM/FM/GIS、MIS及其他子系统为扩展功能的、具有一体化平台的网络化、多功能系统。①系统的硬件方面：优先采用最新的、高可靠性的微型计算机硬件技术，作为系统工作站、服务器的硬件平台。有条件的也可采用最新的RISC或UNIX工作站系统。②系统的软件方面：调度自动化系统的操作系统采用新一代的MicrosoftWindowsNT/2000；数据库采用高性能的商用关系型数据库，如MSSQLServer，Oracle，Sybase等，使系统软件配置标准、规范；系统的输出形式采用MicrosoftOffice的Excel等优秀工具软件，使报表系统更加方便易用；软件结构采用网络分布式的客户/服务器模式。本次调度自动化系统体系结构设计本着学以致用、加深《电力系统调度自动化》知识的理解和结合学生工作实践经验的原则，在指导老师的引导下，达到以下设计目标：⑴、充分理解现代调度自动化系统包括的含义；⑵、熟悉调度自动化系统的功能；⑶、熟悉并巩固变电站主接线图的设计方法和相关规范；⑷、掌握调度自动化系统的设计原则；⑸、掌握电力系统中调度自动化基准厂站选择的方法和原则；⑹、掌握调度信息的组织和信息量的估算；⑺、掌握调度中心主站计算机系统的结构；⑻、掌握调度自动化系统应该达到的技术指标；⑼、掌握电网结构分析的基本知识。6第三章设计原则本次电网调度自动化系统体系结构设计必须遵循以下原则（本次课程设计侧重系统的体系结构）：1.稳定性：应用于电网中的调度自动化系统，稳定性是第一位的。落后的系统会增加技术人员掌握的难度，甚至导致系统无法发挥作用；2.实用性：坚持人机对话简洁、明了、方便的原则，且能完成调度系统与MIS系统之间的信息共享；3.易维护：系统的硬件设计与选择应具有通用性，系统的软件设计应具有远程维护功能；4.先进性；5.可扩性；6.伸缩性：根据用户应用系统的需要和投资状况，系统应能灵活地选择软硬件配置，并具有跨多硬件平台的特点，系统的规模可从单台机器到多台机器、单种机型到多种机型任选；7.灵活性：组成系统的各功能模块，多数要能做到即装即用；8.安全性：系统硬件采用冗余设计，保证系统的不间断可靠运行；由操作系统、数据库以及应用软件的操作等级三方面来满足严格的安全操作要求。9.系统有统一的模块化电网描述数据库；10.系统必须能够进行高效的实时数据处理；11.系统要有友好方便的人机界面；12.系统要有功能强大的电子报表软件，具有灵活的报表处理功能，并能做到图文并茂；13.系统对大量的历史数据具有强大的归纳分析和趋势预测功能。7第四章设计内容4．1电网结构按照县级电网的容量规模，县级电网调度自动化系统可以分为三级：容量大于150MW的为大型县调；容量在50—150MW之间为中型县调；容量小于50MW的为中心县调。4．2调度自动化系统功能调度自动化系统就是一种信息管理系统，从系统信息来研究，包括采集和变换信息，通信设备传送信息，调度中心使用信息三种含义。为设计和构成能合乎要求的调度自动化系统就必须对系统的功能有明确的规定，从而定出指标。功能如下：数据采集：A模拟量：机组有功功率P，无功功率Q主变压器及输电线路有功功率P，电流I（或无功功率Q）配电线电流I（或有功功率P）各母线电压UB数字量和脉冲量：电网频率f配电线有功电能主变压器、输电线有功、无功电能水库水位C状态量：断路器位置、保护预告信号、事故跳闸总信号、通道故障信号RTU主电源停电信号、载调压变压器分接头位置信号、隔离开关位置、发电机运行状态信号、保护动作信号D非电量：主变压器温度t数据传输：和上级调度监控系统通信或信息转发通信规约转换主站端可以和n和RTU通信向管理网传递信息数据处理：8电网有功功率总加P越限警告功率因数计算电网无功功率总加Q电网有功电能量总加复核率统计断路器分合闸分类统计遥控：遥控断路器电容器组投切变压器有载调压分接头位置事故报告：断路器事故变位，事故信息优先显示与报警事故记录事故顺序记录人机联系：A画面显示操作：县级电网潮流图调度自动化系统运行状态图厂站一次时实接线图厂站时实数据显示24h负荷曲线、电压棒图发送遥控命令修改RTU监控定值修改时实数据库修改图形报表生成软件包历史数据库厂站主设备参数继电器保护定值参数9B打印机：定时打印召唤打印异常及事故打印操作记录事件顺序打印C模拟盘：反映断路器位置、遥测量及潮流方向具有声光检查、数码显示等自检功能数据传输通道：通道故障统计和报警上下行双向通道通道监测了、底电平警告主设备通道自动切换除上述功能以外，还需要增加的功能：经济调度控制（EDA）、发电计划控制（AGC）、短期负荷预测、系统运行安全最优控制、系统能量管理、系统紧急控制、系统恢复控制、最优潮流控制。4．3基准厂站布置基准厂站的选择按照冗余度高、校核厂站数少的原则进行选择，随着无人值班变电站的普及和调度自动化系统对厂站信息可靠性要求的不断提高，一般要求冗余度r≥2，平均冗余度r-＞2,以满足提高可靠性的需求。为便于方案比较，对电力网络中的各厂站编号如下：10基准厂站方案对比选择见下表：方案编号123校核站A、E、GA、E、G、DA、G、E、I冗余度A233B222C222D343E223F233G232H223I334J112K222L222平均冗余度（r-）2.082.422.58选择结果备选备选备选根据上表所示基准厂站选择方案比较结果分析，三个方案均达到了冗余度r≥2，平均冗余度r-＞2的可靠性需求,但结合基准站选择的判据是要求基准厂站量少，信息冗余度高，于是先择方案1和方案2被淘汰；方案3的基准站数有4个，即图中的A、C、E、I变电站，方案3作为本次体系结构毕业设计基准厂站布置的实施方案。4．4基准厂站的主接线设计根据毕业设计任务书内容所示，A、E两站的主接线基本情况如下表：序号项目变电站A变电站B135KV出线路数32310KV出线路数10104主变压器台数225备注枢纽站一般站变电站电气主接线的设计和电气设备的选择以及动稳定、热稳定的校验在此不再赘述（学生本次课程设计题目为：《发电厂电气部分》课程设计—降压变电所），基准厂站A和B的主接线图见附图：⑴、毕业设计基准变电站A主接线图11⑵、毕业设计基准B变电站端面图4．5信息的组织原则根据相关调度自动化设计技术规程，信息的组织和信息量的计算，可参照如下规定：4.5.1有人值班厂站的远动信息1发电厂、变电站应向直接调度的地调传送下列遥测量。(1)发电厂总有功功率、总无功功率及总有功电能量。(2)调相机组总无功功率。(3)跨地区联络线有功功率、无功功率及分别计算的双向有功电能量。(4)110KV输电线路的有功功率或电流。(5)35KV输电线路的电流或有功功率。(6)旁路断路器的测量内容与同级电压线路相同。(7)三绕组变压器两侧有功功率和电流。(8)双绕组变压器的单侧有功功率和电流。(9)计量分界点的变压器加测无功功率和双向有功电能量。(10)母联、分段、分支断路器电流。(11)10～110KV系统电压监视点电压。2根据调度的需要和设备的可能，发电厂、变电站可向直接调度的地调传送下列遥测量的一部分。(1)梯级水电厂上下游水位。(2)当发电厂单机容量超过